JP2019022360A - Rotor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸方向に沿って複数枚の板材を積層して構成されたロータコアと、ロータコアに埋め込まれた磁石と、を備えたロータに関する。 The present invention relates to a rotor including a rotor core configured by laminating a plurality of plate members along an axial direction, and a magnet embedded in the rotor core.
例えば、下記の特許文献１（特開２０１４−７９２６号公報）には、ロータコアに磁石が埋め込まれた、いわゆる磁石埋込型（IPM：Interior Permanent Magnet）のロータが開示されている。特許文献１の技術では、ロータコアの一部を磁石挿入孔（３）の内側に向けて突出して形成した位置決め部（２２，２３）によって、磁石挿入孔（３）内における磁石の位置決めを行っている。
For example, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-7926) discloses a so-called interior permanent magnet (IPM) rotor in which a magnet is embedded in a rotor core. In the technique of
ところで、回転電機用のロータコアにおいて生じる漏れ磁束は、ステータに鎖交せずトルクに寄与しないため、高効率化の観点等からなるべく低減させることが望ましい。しかしながら、特許文献１の技術では、位置決め部（２２，２３）が、磁束抵抗として機能するフラックスバリア（３２，３３）に向けて突出しており、その分、フラックスバリア（３２，３３）の占有領域が小さくなっている。このようにフラックスバリアの占有領域が小さくなると、その分だけ磁束が通り易くなり、漏れ磁束が多くなる可能性がある。
By the way, the leakage magnetic flux generated in the rotor core for a rotating electrical machine does not link to the stator and does not contribute to the torque. Therefore, it is desirable to reduce as much as possible from the viewpoint of increasing the efficiency. However, in the technique of
そこで、磁石の位置決め機能を有し、漏れ磁束を少なく抑えることが可能なロータの実現が望まれる。 Therefore, it is desired to realize a rotor that has a magnet positioning function and can suppress leakage magnetic flux to a small extent.
本開示に係るロータは、
軸方向に沿って複数枚の板材を積層して構成されたロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた磁石と、を備えたロータであって、
前記ロータコアは、
軸方向に沿って形成されて前記磁石が挿入された磁石挿入孔と、
前記磁石を径方向外側から支持する支持部と、
前記磁石の磁極面に沿う方向において前記磁石を挟んで前記支持部とは反対側に配置されていると共に、前記磁石挿入孔の内側に突出した突出部と、を備え、
前記突出部を形成する前記板材の枚数が、前記支持部を形成する前記板材の枚数よりも少ない。
The rotor according to the present disclosure is:
A rotor core comprising a rotor core configured by laminating a plurality of plate members along the axial direction, and a magnet embedded in the rotor core,
The rotor core is
A magnet insertion hole formed along the axial direction into which the magnet is inserted;
A support portion for supporting the magnet from the outside in the radial direction;
A projecting portion that is disposed on the opposite side of the support portion across the magnet in a direction along the magnetic pole surface of the magnet, and that projects to the inside of the magnet insertion hole,
The number of plate members forming the protruding portion is smaller than the number of plate members forming the support portion.
本構成によれば、磁極面に沿う方向において磁石の両側に配置される支持部と突出部とにより、磁石挿入孔の内部における磁石の位置決めを適切に行うことができる。ここで、磁石を径方向外側から支持する支持部に比べて、突出部の方が、ロータの回転中に磁石に作用する慣性力によって磁石側から受ける荷重は小さい。そのため、突出部の方が、支持部に比べて、板材の枚数を少なくしても強度不足になり難い。これを利用して、支持部を形成する板材の枚数よりも突出部を形成する板材の枚数を少なくすることで、支持部及び突出部のそれぞれについて必要な強度を確保しつつ漏れ磁束の低減を図ることができる。すなわち、本構成によれば、磁石の位置決め機能を有することに加え、支持部及び突出部に必要な強度を確保しつつ漏れ磁束を少なく抑えることが可能なロータを実現することができる。 According to this configuration, the positioning of the magnet inside the magnet insertion hole can be appropriately performed by the support portions and the protrusion portions arranged on both sides of the magnet in the direction along the magnetic pole surface. Here, compared with the support part which supports a magnet from the radial direction outer side, the load which a protrusion part receives from a magnet side by the inertial force which acts on a magnet during rotation of a rotor is small. For this reason, the protruding portion is less likely to have insufficient strength even if the number of plate members is reduced compared to the supporting portion. By utilizing this, the number of plate members that form the protruding portion is less than the number of plate members that form the supporting portion, thereby reducing the leakage magnetic flux while ensuring the necessary strength for each of the supporting portion and the protruding portion. Can be planned. That is, according to this configuration, in addition to having a magnet positioning function, it is possible to realize a rotor that can suppress leakage magnetic flux while keeping strength required for the support portion and the protruding portion.
本開示に係る技術のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。 Further features and advantages of the technology according to the present disclosure will become more apparent from the following description of exemplary and non-limiting embodiments described with reference to the drawings.
１．第１の実施形態
実施形態に係るロータ１００について図面を参照して説明する。本実施形態のロータ１００は、回転電機に備えられる。ここで、回転電機は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。ロータ１００は、回転電機のステータに対向配置され、当該ステータから発生する磁界によって回転軸心ＡＸまわりに回転する（図１参照）。
1. First Embodiment A
以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向Ｌ」、「径方向Ｒ」、及び「周方向Ｃ」は、回転軸心ＡＸを基準として定義している。また、「径方向外側Ｒ１」は、径方向Ｒに沿って回転軸心ＡＸから遠ざかる側を指し、「径方向内側Ｒ２」は、その逆側（回転軸心ＡＸに向かう側）を指す。 In the following description, unless otherwise specified, “axial direction L”, “radial direction R”, and “circumferential direction C” are defined with reference to the rotational axis AX. Further, “radially outer side R1” refers to the side away from the rotational axis AX along the radial direction R, and “radial inner side R2” refers to the opposite side (side toward the rotational axis AX).
なお、本明細書では、各部材についての寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態をも含む概念として用いるものとする。 In the present specification, terms relating to dimensions, arrangement direction, arrangement position, and the like of each member are used as a concept including a state having a difference due to an error (an error that is acceptable in manufacturing).
図１に示すように、ロータ１００は、軸方向Ｌに沿って複数枚の板材Ｅを積層して構成されたロータコア１と、ロータコア１に埋め込まれた磁石３と、を備えている。ロータ１００は、いわゆる磁石埋込型（IPM：Interior Permanent Magnet）として構成されている。
As shown in FIG. 1, the
板材Ｅは、本例では強磁性体としての電磁鋼板であり、円環板状に形成されている。板材Ｅは、例えば０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚さを有しており、一般的には、０．３５ｍｍ程度の厚さを有している。ロータコア１は、複数の板材Ｅがその厚さ方向、すなわち回転軸心ＡＸに沿う方向に積層されることで得られる。
The plate material E is an electromagnetic steel plate as a ferromagnetic material in this example, and is formed in an annular plate shape. The plate material E has a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm, for example, and generally has a thickness of about 0.35 mm. The
磁石３は、界磁磁束を形成する永久磁石として構成されている。磁石３は、ロータコア１に埋め込まれている。そして、周方向Ｃに隣り合う一対の磁石３が、１つの磁極Ｍを形成している。本例では、１つの磁極Ｍを形成する一対の磁石３は、軸方向Ｌ視で、周方向Ｃの間隔が径方向内側Ｒ２に向かうに従って狭くなるＶ字状に配置されている。
The
図１に示すように、本例では、ロータ１００は、８つの磁極Ｍを有している。但し、ロータ１００は、複数の磁極Ｍを有していれば良く、自極数は８つに限られない。また、１つの磁極Ｍを形成する磁石３の数は、２つに限られない。３つ以上の磁石３によって１つの磁極Ｍが形成されていても良い。
As shown in FIG. 1, in this example, the
以下の説明では、回転軸心ＡＸを面内に含み、各磁極Ｍの周方向Ｃの中心を通る仮想面を磁極中心面Ｆｄと称する。図２には、この磁極中心面Ｆｄを一点鎖線で示している。本実施形態では、磁極中心面Ｆｄは、各磁極Ｍを構成する一対の磁石３の周方向Ｃにおける中間に位置している。
In the following description, a virtual plane that includes the rotation axis AX in the plane and passes through the center in the circumferential direction C of each magnetic pole M is referred to as a magnetic pole center plane Fd. In FIG. 2, the magnetic pole center plane Fd is indicated by a one-dot chain line. In the present embodiment, the magnetic pole center plane Fd is located in the middle in the circumferential direction C of the pair of
図２に示すように、本実施形態では、軸方向Ｌに直交する平面での磁石３の断面（径方向断面）が、長方形状（矩形状）に形成されている。そして、磁石３における長方形断面の長辺を形成する２つの面が、磁極面３１Ｆとなっている。磁極面３１Ｆは、磁石３のＮ極又はＳ極を形成する面である。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the cross section (radial direction cross section) of the
本実施形態では、磁石３における磁極面３１Ｆ以外の面を、非磁極面とする。図２に示す例では、磁石３における長方形断面の短辺を形成する２つの面のうち径方向外側Ｒ１に配置される面を、外側非磁極面３２Ｆとする。また、外側非磁極面３２Ｆとは反対方向を向くと共に、当該外側非磁極面３２Ｆよりも径方向内側Ｒ２に配置される面を、内側非磁極面３３Ｆとする。非磁極面３２Ｆ，３３Ｆは、磁極面３１Ｆに比べて出入りする磁束が少ない。
In the present embodiment, the surface of the
なお、以下の説明では、軸方向Ｌに直交する面内において、各磁石３における一対の磁極面３１Ｆ，３１Ｆの双方に直交する方向を、磁極面直交方向Ｖとする。また、軸方向Ｌに直交する面内において、各磁石３における一対の磁極面３１Ｆ，３１Ｆに平行な方向を磁極面方向Ｗとする。磁極面直交方向Ｖと磁極面方向Ｗとは、軸方向Ｌ視において直交している。本実施形態では、磁極面方向Ｗが「磁極面に沿う方向」に相当する。
In the following description, the direction orthogonal to both the pair of
図１〜図３に示すように、ロータコア１は、軸方向Ｌに沿って形成されて磁石３が挿入された磁石挿入孔２を備えている。本実施形態では、磁石３の数と同じ数の磁石挿入孔２が、ロータコア１に設けられている。より具体的には、１つの磁極Ｍに対して、一対の磁石挿入孔２が設けられている。本実施形態では、１つの磁極Ｍに対応する一対の磁石挿入孔２は、軸方向Ｌ視で、周方向Ｃの間隔が径方向内側Ｒ２に向かうに従って狭くなるＶ字状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
本実施形態では、ロータコア１は、一対の磁石挿入孔２を周方向Ｃに均等な間隔で複数組備えている。図１に示す例では、ロータコア１は、一対の磁石挿入孔２を８組備えている。そして、各磁石挿入孔２の内部に磁石３が固定されている。磁石３は、例えば、接着剤により磁石挿入孔２の内面に接着して固定され、或いは、磁石３と磁石挿入孔２との隙間に充填された樹脂により磁石挿入孔２の内部に固定される。
In the present embodiment, the
図２に示すように、磁石挿入孔２の径方向外側Ｒ１には、外周側ブリッジ部１２が形成されている。図示の例では、外周側ブリッジ部１２は、磁石挿入孔２における径方向外側Ｒ１の端部とロータコア１の外周面１１との間に形成されている。
As shown in FIG. 2, an outer
図２に示すように、１つの磁極Ｍを形成する一対の磁石挿入孔２の間には、孔間ブリッジ部１３が形成されている。図示の例では、孔間ブリッジ部１３は、一対の磁石挿入孔２における径方向内側Ｒ２の端部どうしの間に形成されている。本実施形態では、孔間ブリッジ部１３は、磁極中心面Ｆｄに沿って形成されている。
As shown in FIG. 2, an
図２に示すように、磁石挿入孔２は、磁石３が挿入される部分を除く部分により磁気抵抗部２３，２４を形成している。磁気抵抗部２３，２４は、ロータコア１内における磁束の流れを制限する磁気抵抗（フラックスバリア）として機能する。本実施形態では、ロータコア１は、磁石３に対して径方向外側Ｒ１に形成された外側磁気抵抗部２３と、磁石３に対して径方向内側Ｒ２に形成された内側磁気抵抗部２４とを有している。なお、磁石３が接着剤により磁石挿入孔２の内面に接着して固定される場合には磁気抵抗部２３，２４は空間となり、磁石が磁石挿入孔２に充填された樹脂により固定される場合には磁気抵抗部２３，２４にも樹脂が充填される。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、内側磁気抵抗部２４には、延設部２４Ａと屈曲部２４Ｂとが含まれる。延設部２４Ａは、磁極面方向Ｗに沿って延びる部分である。屈曲部２４Ｂは、延設部２４Ａに連続すると共に延設部２４Ａに対して屈曲して周方向Ｃに沿って延びる部分である。図２に示す例では、一対の磁石挿入孔２のそれぞれに対応する２つの屈曲部２４Ｂどうしが、周方向Ｃにおいて互いに接近する方向に延びている。上述の孔間ブリッジ部１３は、一対の屈曲部２４Ｂどうしの間に形成されている。
In the present embodiment, the
図２に示すように、ロータコア１は、磁石３を径方向外側Ｒ１から支持する支持部４と、磁石３の磁極面３１Ｆに沿う方向（磁極面方向Ｗ）において磁石３を挟んで支持部４とは反対側に配置されていると共に、磁石挿入孔２の内側に突出した突出部５と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
支持部４は、磁石３に対して径方向外側Ｒ１に配置されている。支持部４は、磁石挿入孔２の内部における磁石３の位置決めとしての機能を有すると共に、ロータ１００の回転時に生じる磁石３の慣性力（特に遠心力）を支持する機能を有する。これらの機能を担保するため、支持部４は、その少なくとも一部が磁石３に対して径方向外側Ｒ１に設けられていれば良い。また好ましくは、支持部４は、磁極面方向Ｗに沿って見て磁石３と重複する位置に設けられていると良い。これにより、遠心力によって磁石挿入孔２の内面（磁極面方向Ｗ）に沿って径方向外側Ｒ１に移動しようとする磁石３を支持することができる。なお、支持部４による位置決めの機能は、例えば磁石が磁石挿入孔２の内部に挿入される時など、磁石３が磁石挿入孔２の内部に接着剤等によって固定されるまでの間で、少なくとも発揮されれば良い。
The
本実施形態では、支持部４は、磁石挿入孔２の内側に突出する突状部とされている。図示の例では、支持部４は、磁石挿入孔２における磁極面直交方向Ｖに対向する内縁２５及び外縁２６のうち、磁極中心面Ｆｄに近い側の内縁２５から外縁２６側に向かって磁極面直交方向Ｖに突出している。
In the present embodiment, the
図２に示すように、支持部４は、磁石３の外側非磁極面３２Ｆに対向する支持面部４Ｆを有している。本実施形態では、支持面部４Ｆは、外側非磁極面３２Ｆに平行な平面に沿うように形成されている。より具体的には、支持面部４Ｆは、軸方向Ｌ視で、外側非磁極面３２Ｆに平行な直線状に形成されている。この支持面部４Ｆにより、磁石３に作用する慣性力（特に遠心力）を径方向外側Ｒ１から適切に支持することができると共に、磁石３の位置決め機能も適切に果たすことができる。なお、支持面部４Ｆの形状は、このような構成に限らず、軸方向Ｌ視で、一部又は全部が曲線状に形成されていても良い。また、支持部４における支持面部４Ｆ以外の面についても、形状は特に限定されず、図示のように軸方向Ｌ視で直線状とされていても良いし、一部又は全部が曲線状に形成されていても良い。
As shown in FIG. 2, the
図３に示すように、支持部４は、複数の板材Ｅが形成する複数の支持片部４１によって構成されている。より具体的には、複数の支持片部４１が軸方向Ｌに沿って配列されることによって、支持部４が、軸方向Ｌに沿って延びるように形成されている。本実施形態では、磁石挿入孔２における軸方向Ｌの全体に亘って、支持部４が形成されている。これにより、上述した磁石３の慣性力（特に遠心力）を径方向外側Ｒ１から支持するために必要な支持部４の強度を確保している。
As shown in FIG. 3, the
図２に示すように、突出部５は、磁極面方向Ｗにおいて磁石３を挟んで支持部４とは反対側に配置されている。従って、突出部５は、磁石３に対して径方向内側Ｒ２に配置されている。突出部５は、磁石挿入孔２の内部における磁石３の位置決めとしての機能を有する。また、突出部５に、ロータ１００の回転時に生じる磁石３の慣性力を支持する機能を持たせても良い。なお、突出部５による位置決めの機能は、例えば磁石が磁石挿入孔２の内部に挿入される時など、磁石３が磁石挿入孔２の内部に接着剤等によって固定されるまでの間で、少なくとも発揮されれば良い。
As shown in FIG. 2, the protruding
本実施形態では、突出部５は、支持部４と同様、磁石挿入孔２の内側に突出する突状部とされ、支持部４と同じ側に突出している。すなわち、図示の例では、突出部５は、磁石挿入孔２における内縁２５から外縁２６側に向かって磁極面直交方向Ｖに突出している。
In the present embodiment, the protruding
図２に示すように、突出部５は、磁石３の内側非磁極面３３Ｆに対向する突出面部５Ｆを有している。本実施形態では、突出面部５Ｆは、内側非磁極面３３Ｆに平行な平面に沿うように形成されている。より具体的には、突出面部５Ｆは、軸方向Ｌ視で、内側非磁極面３３Ｆに平行な直線状に形成されている。この突出面部５Ｆにより、磁石３の位置決め機能を適切に果たすことができる。なお、突出面部５Ｆの形状は、このような構成に限らず、軸方向Ｌ視で、一部又は全部が曲線状に形成されていても良い。また、突出部５における突出面部５Ｆ以外の面についても、形状は特に限定されず、図示のように軸方向Ｌ視で直線状とされていても良いし、一部又は全部が曲線状に形成されていても良い。
As shown in FIG. 2, the protruding
図３に示すように、突出部５は、複数の板材Ｅが形成する複数の突出片部５１によって構成されている。より具体的には、軸方向Ｌに沿って複数の突出片部５１が互いに離間して配列され、或いは軸方向Ｌに沿って複数枚の突出片部５１が互いに隣接して配置されている。
As shown in FIG. 3, the protruding
ここで、支持部４を構成する支持片部４１の数が多くなるに従って当該支持部４の剛性が高くなり磁石３を支持する強度も向上する。同様に、突出部５を構成する突出片部５１の数が多くなるに従って当該突出部５の剛性が高くなり磁石３を支持する強度が向上する。その反面、支持部４及び突出部５は、磁気抵抗部２３，２４に向かって突出していることから、支持部４及び突出部５が有ることによってこれらが無い場合に比べて、磁気抵抗部２３，２４の占有領域が小さくなる。磁気抵抗部２３，２４の占有領域が小さくなれば、その分だけ磁束が通り易くなり、漏れ磁束が増加する。
Here, as the number of
そこで、このロータ１００においては、図３に示すように、突出部５を形成する板材Ｅの枚数が、支持部４を形成する板材Ｅの枚数よりも少なくなるように設定されている。これによれば、突出部５を形成する板材Ｅの枚数が少ない分（突出片部５１の数が少ない分）、磁気抵抗部（ここでは内側磁気抵抗部２４）の占有領域を大きく確保することができ、漏れ磁束の低減を図ることが可能となる。また、磁石３を径方向外側Ｒ１から支持する支持部４に比べて、突出部５の方が、ロータ１００の回転中に磁石に作用する遠心力を受けにくい分、磁石に作用する慣性力によって磁石３から受ける荷重は小さい。従って、支持部４に比べて板材Ｅの枚数を少なくしても強度不足になり難い。そのため、上記構成により、支持部４及び突出部５のそれぞれについて必要な強度を確保することも可能となる。
Therefore, in the
ところで、複数枚の板材Ｅのそれぞれは、磁石挿入孔２を構成する複数の開口部２１を備えている。そして、複数枚の板材Ｅのそれぞれに形成された複数の開口部２１が軸方向Ｌに沿って並ぶことにより一つの磁石挿入孔２が形成される。すなわち、各板材Ｅにおける複数の開口部２１は、ロータコア１の周方向Ｃに並んで配置された複数の磁石挿入孔２の配置に対応するように配置され、各磁石挿入孔２の軸方向Ｌに直交する断面の形状に対応した形状を有している。そして、本実施形態では、複数枚の板材Ｅにおける複数の開口部２１の一部にのみ突出片部５１が設けられ、残りの開口部２１に突出片部５１が設けられていない。これにより、磁石挿入孔２の軸方向Ｌの一部の領域のみに突出片部５１が配置された構成を実現している。
By the way, each of the plurality of plate members E includes a plurality of
本例では、図３に示すように、支持部４を形成する板材Ｅの枚数は、ロータコア１を構成するために積層される板材Ｅの枚数と等しくなるように設定されている。一方、１つの突出部５を形成する板材Ｅの枚数は、２枚に設定されている。また、突出部５は、磁石挿入孔２の内部において軸方向Ｌに離間して少なくとも２箇所に形成されている。本実施形態では、突出部５は、磁石挿入孔２の内部における軸方向Ｌの両端部の２箇所に設けられている。但し、このような構成に限られることなく、１つの突出部５を形成する板材Ｅの枚数は、１枚に設定されていても良いし、３枚以上に設定されていても良い。また、軸方向Ｌの全域における突出部５を形成する板材Ｅの枚数は、突出部５に必要な強度の確保と、漏れ磁束の低減と、を両立するように、板材Ｅの強度や材質等に基づいて、適宜設定されると良い。なお、支持部４を形成する板材Ｅの枚数についても、上記に限定されるものではなく、軸方向Ｌの全体での枚数が突出部５を形成する板材Ｅの枚数よりも多く、支持部４に必要な強度が確保できる範囲で、適宜設定されると良い。
In this example, as shown in FIG. 3, the number of plate members E forming the
また本実施形態では、図３に示すように、複数の突出部５が、磁石挿入孔２における軸方向Ｌの中央部２２に対して、鏡対称に配置されている。このように配置された複数の突出部５（図示の例では２つ）により、軸方向Ｌにおける複数個所において、磁石挿入孔２への磁石３の挿入時などにおける磁石３の位置決めを適切に行うことが容易となると共に、磁石挿入孔２の内部において、磁石３を軸方向Ｌに沿った姿勢で配置することが容易となる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the some
このように、突出部５を形成する板材Ｅの枚数が、支持部４を形成する板材Ｅの枚数よりも少なくなるようにするために、本実施形態では、板材Ｅとして、周方向Ｃに並ぶ複数の開口部２１の全てに突出片部５１が形成された第１の板材Ｅ１と、全ての開口部２１に突出片部５１が形成されていない第２の板材Ｅ２とを用いてロータコア１を構成している。第１の板材Ｅ１では、周方向Ｃに並ぶ複数の開口部２１の全てが、図２に示すように突出片部５１を有した形状の開口部２１となっている。一方、第２の板材Ｅ２では、周方向Ｃに並ぶ複数の開口部２１の全てが、図４に示すように突出片部５１を有しない形状の開口部２１となっている。そして、図３に示す例では、ロータコア１の軸方向Ｌの両端部のそれぞれ２枚ずつを第１の板材Ｅ１とし、それ以外を第２の板材Ｅ２として積層することにより、ロータコア１を構成している。
As described above, in this embodiment, the plate material E is arranged in the circumferential direction C so that the number of the plate materials E forming the
２．第２の実施形態
次に、ロータ１００の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、同一種類の板材Ｅを複数枚用いてロータ１００を構成する点が、２種類の板材Ｅを用いてロータ１００を構成する第１の実施形態とは異なる。以下の説明では、主として、第１の実施形態と異なる点について説明するものとする。特に説明しない点については第１の実施形態と同様である。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the
図５に示すように、本実施形態では、複数枚の板材Ｅのそれぞれが、複数の開口部２１のうち一部の開口部２１にのみ突出片部５１を有している。図示の例では、複数の磁極Ｍのうちの１つに対応する一対の開口部２１にのみ、突出片部５１が形成され、残りの磁極Ｍに対応する開口部２１には突出片部５１が形成されていない。そして、複数枚の板材Ｅが、ロータコア１の軸方向Ｌ周りの位相が異なる状態で積層されており、複数の磁石挿入孔２の全てに突出部５が配置されている。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, each of the plurality of plate members E has a protruding
本実施形態では、複数枚の板材Ｅが、軸方向Ｌ周り、すなわち回転軸心ＡＸ周りの回転位相位置をずらしながら、軸方向Ｌに積層されている。本実施形態おいて「回転位相位置」とは、図５に示すように、各板材Ｅの回転軸心ＡＸまわりの向きを表す。より詳細には、「回転位相位置」は、各板材Ｅにおける各磁極Ｍの磁極中心面Ｆｄの周方向Ｃの位置に相当する。本例では、８つの磁極Ｍに対応して、各磁極Ｍの回転位相位置を、図５における時計回りに、第１回転位相位置Ｐ１〜第８回転位相位置Ｐ８とする。ここでは、突出片部５１を有する一対の開口部２１に対応する磁極Ｍの磁極中心面Ｆｄ（図５に示す例では、第１回転位相位置Ｐ１に位置する磁極中心面Ｆｄ）を、基準磁極中心面Ｆｓと定義する。そして、基準磁極中心面Ｆｓが第ｎ回転位相位置Ｐｎに在る状態の板材Ｅを、第ｎ位相の板材Ｅと称する。なお、「ｎ」は自然数である。本例では「ｎ」は、１〜８のうちいずれかの自然数となる。
In the present embodiment, a plurality of plate materials E are stacked in the axial direction L while shifting the rotational phase position around the axial direction L, that is, around the rotational axis AX. In the present embodiment, the “rotation phase position” represents the direction around the rotation axis AX of each plate E as shown in FIG. More specifically, the “rotational phase position” corresponds to the position in the circumferential direction C of the magnetic pole center surface Fd of each magnetic pole M in each plate E. In this example, corresponding to the eight magnetic poles M, the rotational phase positions of the magnetic poles M are defined as the first rotational phase position P1 to the eighth rotational phase position P8 in the clockwise direction in FIG. Here, the magnetic pole center plane Fd of the magnetic pole M corresponding to the pair of
図６に示すように、本例では、２つの突出片部５１が軸方向Ｌに連なることにより１つの突出部５が形成されている。そのため、１つの突出部５を形成するために、同じ位相状態である第ｎ位相の板材Ｅが２枚積層される。例えば、基準磁極中心面Ｆｓが第１回転位相位置Ｐ１に在る状態の板材Ｅである第１位相の板材Ｅが、２枚隣り合うように積層される。これにより、周方向Ｃに並ぶ複数の磁石挿入孔２のうち、第１回転位相位置Ｐ１に対応する一対の磁石挿入孔２に、突出部５が配置される。
As shown in FIG. 6, in this example, one protruding
この次に積層される板材Ｅを、例えば、第２位相の板材Ｅとする場合には、基準磁極中心面Ｆｓが第２回転位相位置Ｐ２に位置するように、第１回転位相位置Ｐ１から転積角度θだけ回転した状態で積層される。第２位相の板材Ｅも、第１位相の板材Ｅと同様に、２枚積層される。なお、本実施形態では、転積角度θは、隣り合う各磁極Ｍ間の位相差である４５°に設定している。以降も同様に、２枚毎に転積角度θ回転させながら規定枚数の板材Ｅを積層することで、ロータコア１が構成されている。
When the plate E to be laminated next is, for example, the plate E of the second phase, for example, the rotation from the first rotational phase position P1 so that the reference magnetic pole center plane Fs is located at the second rotational phase position P2. The layers are stacked while being rotated by the product angle θ. Similarly to the first phase plate E, the second phase plate E is also laminated. In the present embodiment, the transposition angle θ is set to 45 °, which is a phase difference between the adjacent magnetic poles M. Similarly, the
上記のように、ロータコア１の軸方向Ｌの全域に亘って２枚毎に一定の転積角度θで複数枚の板材Ｅを積層（転積）した場合、１６枚積層する毎に基準磁極中心面Ｆｓの回転位相位置が１周することになる。そのため、本実施形態では、図６に示すように、１つの磁石挿入孔２の内部において軸方向Ｌに隣り合う２つの突出部５の間隔である突出部軸方向間隔Ｌａが、周方向Ｃに並ぶ複数の磁石挿入孔２のいずれにおいても同じとなっている。一方、各突出部５が配置される軸方向Ｌの位置は、複数の磁石挿入孔２のそれぞれで異なる位置となっている。なお、転積角度θを一定にせず、ロータコア１の軸方向Ｌの領域によって異なる転積角度θとすることによって、突出部軸方向間隔Ｌａが一定とならないように積層してもよい。
As described above, when a plurality of plate materials E are laminated (rolled) at a constant rolling angle θ every two sheets over the entire area in the axial direction L of the
本実施形態によれば、同一種類の板材Ｅを用いて全ての磁石挿入孔２に突出部５が配置されたロータコア１を実現することができる。従って、板材Ｅを複数種類用いる場合に比べて、部品点数を削減することが可能となっている。
According to this embodiment, it is possible to realize the
３．その他の実施形態
次に、ロータ１００のその他の実施形態について説明する。
3. Other Embodiments Next, other embodiments of the
（１）上記の各実施形態では、支持部４が磁石挿入孔２の内縁２５から突出している例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、例えば、支持部４は、磁石挿入孔２の外縁２６から突出していても良い。また、突出部５についても同様に、内縁２５からではなく、外縁２６から突出していても良い。
(1) In each of the above embodiments, the example in which the
（２）上記の各実施形態では、支持部４と突出部５とが同じ側に突出している例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、支持部４と突出部５とは、異なる側に突出していても良い。例えば、支持部４が内縁２５から外縁２６に向かって突出するように構成され、これとは反対に、突出部５は、外縁２６から内縁２５に向かって突出するように構成されていても良い。また、その逆の構成、すなわち、支持部４が外縁２６から突出し、突出部５が内縁２５から突出する構成であっても良い。
(2) In each of the above embodiments, the example in which the
（３）上記の各実施形態では、支持部４が磁石挿入孔２の内側に向けて突出している例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、図７に示すように、支持部４は、磁石挿入孔２の縁（壁部）に配置されていても良い。この場合、磁石挿入孔２の径方向外側Ｒ１の内面の全体が、磁石３の外側非磁極面３２Ｆに対向する支持面部４Ｆとして構成される。
(3) In each of the above embodiments, the example in which the
（４）上記の各実施形態では、支持部４が、磁石挿入孔２の軸方向Ｌの全域に亘って形成されている例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、支持部４は、ロータコア１の軸方向Ｌの一部の領域にのみ形成されていても良い。例えば、支持部４が、ロータコア１の軸方向Ｌに沿って断続的に形成されていても良い。この構成によれば、支持部４の占有領域を減縮できる分、更なる漏れ磁束の抑制が可能である。この場合、支持部４を形成する板材Ｅの枚数（支持片部４１の数）は、強度との兼ね合いで適宜設定されると良い。但し、いずれの場合であっても、支持部４を構成する板材Ｅの枚数は、突出部５を構成する板材Ｅの枚数よりも多い枚数に設定される。
(4) In each of the above embodiments, the example in which the
（５）上記の各実施形態では、１つの磁石挿入孔２に対して２箇所に突出部５が配置されている例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、３箇所以上に突出部５が配置されていても良い。なお、突出部５を奇数箇所に配置する場合には、１つの突出部５の配置箇所を磁石挿入孔２の中央部２２とすることで、複数の突出部５を全体として鏡対称に配置することが可能となる。突出部５が偶数箇所に配置される場合には、磁石挿入孔２の中央部２２に突出部５を配置することなく、複数の突出部５を全体として鏡対称に配置すると好適である。
(5) In each of the above-described embodiments, the example in which the protruding
（６）上記の第１の実施形態では２種類の板材Ｅを用いてロータコア１が構成されている例について、また、上記の第２の実施形態では１種類の板材Ｅを用いてロータコア１が構成されている例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、３種類以上の形状が異なる板材Ｅを用いてロータコア１が構成されていても良い。この場合、用いられる板材Ｅの種類数に応じて、１枚の板材Ｅにおける複数の開口部２１に形成される突出片部５１の数や、積層される各板材Ｅの位相状態が適宜設定されると良い。
(6) In the first embodiment described above, the
（７）上記の各実施形態では、軸方向Ｌに直交する平面での磁石３の断面（径方向断面）が、長方形状（矩形状）に形成されている例について説明した。しかし、このような構成に限定されることなく、磁石３の断面形状は、一部又は全部が曲線状となるように構成されていても良い。例えば、磁石３の全体の断面形状が、円弧状に形成されていても良い。
(7) In each of the above embodiments, the example in which the cross section (radial cross section) of the
（８）上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。従って、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。 (8) The configurations disclosed in the above-described embodiments can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as no contradiction arises. Regarding other configurations, the embodiments disclosed herein are merely examples in all respects. Accordingly, various modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present disclosure.
４．上記実施形態の概要
以下、上記実施形態の概要について説明する。
4). Outline of the above embodiment The outline of the above embodiment will be described below.
軸方向（Ｌ）に沿って複数枚の板材（Ｅ）を積層して構成されたロータコア（１）と、前記ロータコア（１）に埋め込まれた磁石（３）と、を備えたロータ（１００）であって、
前記ロータコア（１）は、
軸方向（Ｌ）に沿って形成されて前記磁石（３）が挿入された磁石挿入孔（２）と、
前記磁石（３）を径方向外側（Ｒ１）から支持する支持部（４）と、
前記磁石（３）の磁極面（３１Ｆ）に沿う方向（Ｗ）において前記磁石（３）を挟んで前記支持部（４）とは反対側に配置されていると共に、前記磁石挿入孔（２）の内側に突出した突出部（５）と、を備え、
前記突出部（５）を形成する前記板材（Ｅ）の枚数が、前記支持部（４）を形成する前記板材（Ｅ）の枚数よりも少ない。
A rotor (100) comprising a rotor core (1) configured by laminating a plurality of plate members (E) along the axial direction (L), and a magnet (3) embedded in the rotor core (1). Because
The rotor core (1)
A magnet insertion hole (2) formed along the axial direction (L) into which the magnet (3) is inserted;
A support portion (4) for supporting the magnet (3) from the radially outer side (R1);
In the direction (W) along the magnetic pole surface (31F) of the magnet (3), the magnet (3) is disposed on the opposite side of the support portion (4), and the magnet insertion hole (2) And a protruding portion (5) protruding inward,
The number of the plate materials (E) that form the protruding portions (5) is less than the number of the plate materials (E) that form the support portions (4).
本構成によれば、磁極面（３１Ｆ）に沿う方向（Ｗ）において磁石（３）の両側に配置される支持部（４）と突出部（５）とにより、磁石挿入孔（２）の内部における磁石（３）の位置決めを適切に行うことができる。ここで、磁石（３）を径方向外側（Ｒ１）から支持する支持部（４）に比べて、突出部（５）の方が、ロータ（１００）の回転中に磁石（３）に作用する慣性力によって磁石（３）側から受ける荷重は小さい。そのため、突出部（５）の方が、支持部（４）に比べて、板材（Ｅ）の枚数を少なくしても強度不足になり難い。これを利用して、支持部（４）を形成する板材（Ｅ）の枚数よりも突出部（５）を形成する板材（Ｅ）の枚数を少なくすることで、支持部（４）及び突出部（５）のそれぞれについて必要な強度を確保しつつ漏れ磁束の低減を図ることができる。すなわち、本構成によれば、磁石（３）の位置決め機能を有することに加え、支持部（４）及び突出部（５）に必要な強度を確保しつつ漏れ磁束を少なく抑えることが可能なロータ（１００）を実現することができる。 According to this configuration, the inside of the magnet insertion hole (2) is formed by the support portions (4) and the protrusions (5) disposed on both sides of the magnet (3) in the direction (W) along the magnetic pole surface (31F). The magnet (3) can be properly positioned. Here, compared with the support part (4) which supports the magnet (3) from the radial direction outer side (R1), the protrusion part (5) acts on the magnet (3) during rotation of the rotor (100). The load received from the magnet (3) side by the inertial force is small. Therefore, the protrusion (5) is less likely to have insufficient strength even if the number of plate members (E) is smaller than that of the support (4). By utilizing this, the number of plate members (E) that form the protrusions (5) is less than the number of plate members (E) that form the support portions (4), thereby the support portions (4) and the protrusion portions. Leakage magnetic flux can be reduced while ensuring the necessary strength for each of (5). That is, according to the present configuration, in addition to having the function of positioning the magnet (3), the rotor capable of suppressing the leakage magnetic flux while keeping the strength required for the support portion (4) and the protruding portion (5). (100) can be realized.
また、前記突出部（５）は、前記磁石挿入孔（２）の内部において前記ロータコア（１）の軸方向（Ｌ）に離間して少なくとも２箇所に形成されていると好適である。 Further, it is preferable that the protrusions (5) are formed in at least two locations apart from each other in the axial direction (L) of the rotor core (1) inside the magnet insertion hole (2).
本構成によれば、磁石挿入孔（２）の内部における軸方向（Ｌ）に離間した少なくとも２箇所において、少なくとも２つの突出部（５）により、磁石（３）の位置決めを行うことができる。これにより、磁石挿入孔（２）の内部において、磁石（３）を軸方向（Ｌ）に沿った姿勢で配置することが容易となる。従って、本構成によれば、上述した効果に加えて、磁石挿入孔（２）への磁石（３）の挿入時などにおける磁石（３）の位置決めを適切に行うことが容易となる。 According to this configuration, the magnet (3) can be positioned by at least two protrusions (5) in at least two locations spaced apart in the axial direction (L) inside the magnet insertion hole (2). Thereby, it becomes easy to arrange | position the magnet (3) with the attitude | position along an axial direction (L) inside the magnet insertion hole (2). Therefore, according to this configuration, in addition to the effects described above, it is easy to appropriately position the magnet (3) when the magnet (3) is inserted into the magnet insertion hole (2).
また、上記構成において、複数の前記突出部（５）が、前記磁石挿入孔（２）における軸方向（Ｌ）の中央部（２２）に対して、鏡対称に配置されていると好適である。 Moreover, in the said structure, when the said some protrusion part (5) is arrange | positioned mirror-symmetrically with respect to the center part (22) of the axial direction (L) in the said magnet insertion hole (2). .
本構成によれば、磁石挿入孔（２）の内部において、磁石（３）を軸方向（Ｌ）に沿った姿勢で配置することが更に容易となる。 According to this configuration, it is further easy to arrange the magnet (3) in a posture along the axial direction (L) inside the magnet insertion hole (2).
また、前記ロータコア（１）は前記磁石挿入孔（２）を周方向（Ｃ）に均等な間隔で複数備え、
複数枚の前記板材（Ｅ）のそれぞれが、前記磁石挿入孔（２）を構成する複数の開口部（２１）を備えると共に、複数の前記開口部（２１）のうち一部の開口部（２１）にのみ前記突出部（５）を構成する突出片部（５１）を有し、
複数枚の前記板材（Ｅ）が、前記ロータコア（１）の軸方向（Ｌ）周りの位相が異なる状態で積層されており、
複数の前記磁石挿入孔（２）の全てに前記突出部（５）が配置されていると好適である。
The rotor core (1) includes a plurality of the magnet insertion holes (2) at equal intervals in the circumferential direction (C),
Each of the plurality of plate members (E) includes a plurality of openings (21) constituting the magnet insertion hole (2), and a part of the openings (21) (21). Only) has a protruding piece portion (51) constituting the protruding portion (5),
A plurality of the plate materials (E) are laminated in a state where phases around the axial direction (L) of the rotor core (1) are different from each other,
It is preferable that the protrusions (5) are arranged in all of the plurality of magnet insertion holes (2).
本構成によれば、複数の磁石挿入孔（２）の全てにおいて、支持部（４）と突出部（５）とによる磁石（３）の位置決めを行うことができる。また、複数枚の板材（Ｅ）を、ロータコア（１）の軸方向（Ｌ）周りの位相が異なる状態で積層することによって複数の磁石挿入孔（２）の全てに突出部（５）を配置させるので、突出片部（５１）の有無やその配置が異なる複数種類の板材（Ｅ）を用いる必要性を低減できる。従って、本構成によれば、上述した効果に加えて、ロータコア（１）を構成する板材（Ｅ）の種類数を少なく抑えることが可能となる。 According to this configuration, the magnet (3) can be positioned by the support portion (4) and the protruding portion (5) in all of the plurality of magnet insertion holes (2). In addition, the plurality of plate members (E) are stacked in a state where the phases around the axial direction (L) of the rotor core (1) are different from each other, so that the protruding portions (5) are arranged in all of the plurality of magnet insertion holes (2). Therefore, it is possible to reduce the necessity of using a plurality of types of plate materials (E) having different protrusions (51) and different arrangements. Therefore, according to the present configuration, in addition to the effects described above, it is possible to reduce the number of types of plate members (E) constituting the rotor core (1).
本開示に係る技術は、軸方向に沿って複数枚の板材を積層して構成されたロータコアと、ロータコアに埋め込まれた磁石と、を備えたロータに利用することができる。 The technology according to the present disclosure can be used for a rotor including a rotor core configured by stacking a plurality of plate members along the axial direction, and a magnet embedded in the rotor core.
１００ ：ロータ
１ ：ロータコア
２ ：磁石挿入孔
３ ：磁石
４ ：支持部
５ ：突出部
２１ ：開口部
２２ ：中央部
３１Ｆ ：磁極面
４１ ：支持片部
５１ ：突出片部
Ｅ ：板材
Ｐ１〜Ｐ８：第１〜第８の回転位相位置
Ｖ ：磁極面直交方向
Ｗ ：磁極面方向（磁極面に沿う方向）
Ｌ ：軸方向
Ｒ ：径方向
Ｃ ：周方向
θ ：転積角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Rotor 1: Rotor core 2: Magnet insertion hole 3: Magnet 4: Support part 5: Protrusion part 21: Opening part 22:
L: axial direction R: radial direction C: circumferential direction θ: rolling angle
Claims (4)
前記ロータコアは、
軸方向に沿って形成されて前記磁石が挿入された磁石挿入孔と、
前記磁石を径方向外側から支持する支持部と、
前記磁石の磁極面に沿う方向において前記磁石を挟んで前記支持部とは反対側に配置されていると共に、前記磁石挿入孔の内側に突出した突出部と、を備え、
前記突出部を形成する前記板材の枚数が、前記支持部を形成する前記板材の枚数よりも少ないロータ。 A rotor core comprising a rotor core configured by laminating a plurality of plate members along the axial direction, and a magnet embedded in the rotor core,
The rotor core is
A magnet insertion hole formed along the axial direction into which the magnet is inserted;
A support portion for supporting the magnet from the outside in the radial direction;
A projecting portion that is disposed on the opposite side of the support portion across the magnet in a direction along the magnetic pole surface of the magnet, and that projects to the inside of the magnet insertion hole,
A rotor in which the number of plate members forming the protruding portion is smaller than the number of plate members forming the support portion.
複数枚の前記板材のそれぞれが、前記磁石挿入孔を構成する複数の開口部を備えると共に、複数の前記開口部のうち一部の開口部にのみ前記突出部を構成する突出片部を有し、
複数枚の前記板材が、前記ロータコアの軸方向周りの位相が異なる状態で積層されており、
複数の前記磁石挿入孔の全てに前記突出部が配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。 The rotor core includes a plurality of the magnet insertion holes at equal intervals in the circumferential direction,
Each of the plurality of plate members has a plurality of openings that constitute the magnet insertion holes, and has a protruding piece portion that forms the protrusion only in a part of the plurality of openings. ,
A plurality of the plate members are laminated in a state where phases around the axial direction of the rotor core are different,
The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusions are disposed in all of the plurality of magnet insertion holes.
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